KAIST, AI 이용 면역항암 세포 3차원 분석기술 개발

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개발된 기술이 적용된 3D 영상. (좌측: 인공지능으로 분석된 3D 비표지 홀로그래피 영상. 보라색 – 타겟 암 세포, 파란색 – CAR-T 세포, 우측: 2차원 누적 영상. 우측 하단: 추출된 IS 영상 정보)(사진제공:KAIST)© 뉴스1

(대전=뉴스1) 심영석 기자 = KAIST는 물리학과 박용근, 생명과학과 김찬혁 교수 공동연구팀이 면역항암 세포의 활동을 정밀하게 측정하고 분석할 수 있는 새로운 3차원 인공지능 분석기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

면역세포 치료 방법 중 특히 주목받고 있는 것은 `CAR(Chimeric Antigen Receptor)'기술이다.

유전자 재조합기술을 이용해 T세포와 같은 면역세포를 변형해 암세포와의 반응을 유도해 사멸시키는 치료 방법이다.

공동연구팀은 CAR-T세포의 IS를 정밀하고 체계적으로 연구할 수 있는 새로운 기술을 개발했다.

3D 홀로그래피 현미경 기술을 이용해 염색이나 전처리 없이 살아있는 상태의 CAR-T세포와 표적 암세포 간의 상호작용을 고속으로 측정했다.

또, 기존에는 관찰하기 어려운 CAR-T와 암세포 간의 IS를 고해상도로 실시간 측정했다.

연구팀은 이렇게 측정된 3D 세포 영상을 인공지능 신경망(Convolutional Neural Network, CNN)을 이용해 분석, 3차원 공간에서 정확하게 IS 정보를 정량적으로 추출할 수 있는 기술을 개발했다.

연구팀은 개발된 기술을 활용해 빠른 CAR-T 면역 관문 형성 메커니즘을 추적할 수 있었다.

또, IS의 형태학적 특성이 CAR-T의 항암 효능과 연관이 있음을 확인했다.

연구팀은 3차원 IS 정보가 새로운 표적 항암 치료제의 초기 연구에 필요한 정량적 지표를 제공할 것으로 기대하고 있다.

이번 연구에는 KAIST 기술을 바탕으로 창업한 두 기업이 공동으로 참여했다.

3차원 홀로그래픽 현미경을 상업화한 토모큐브社의 현미경 장비를 이용해 면역세포가 측정됐고, 토모큐브 社의 인공지능 연구팀이 알고리즘 개발에 참여했다.

또, 국내 최초 CAR-T 기반 치료제 기업인 ㈜큐로셀이 이번 연구에 공동 참여해 이와 같은 결과를 낼 수 있었다.

한편, 이번 연구 성과는 국제 생물학술지 `이라이프(eLife)' 2021년 1월21일 자에 공식 출판됐다.

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